Veliko otkriće hrvatskih znanstvenika: Otkrili su kako stanice štite DNA u razvoju

Novo istraživanje znanstvenika Instituta Ruđer Bošković (IRB), objavljeno u časopisu "Nucleic Acids Research", otkriva kako stanice u najranijim satima razvoja embrija uklanjaju opasne proteinske prepreke s DNA, što je važno za buduća istraživanja niza bolesti. Znanstvenici IRB-a su, koristeći ribe zebrice kao model, pokazali da protein ACRC pomaže čuvati DNA od oštećenja i djeluje poput molekularnih škara uklanjajući proteine koji se zaglave na DNA i mogu ometati razvoj stanica. 

Istraživanje pokazuje što se dogodi kada zakaže sustav koji takve prepreke mora ukloniti na vrijeme jer, iako u prvim satima života embrij kralješnjaka izvana može izgledati mirno, duboko u njegovim stanicama odvija se utrka s vremenom.

DNA se mora neprestano kopirati, stanice se dijele velikom brzinom, a jedna proteinska prepreka na pogrešnom mjestu može pokrenuti lanac oštećenja koji zaustavlja razvoj. DNA je molekularna uputa za život, ali proteini je neprestano čitaju, kopiraju i popravljaju, stoji u priopćenju.

BRDO PUNO ZNANOSTI #SciHill u Zagrebu: Učenici iz cijele Hrvatske radili pokuse i družili se sa znanstvenicima

Ponekad se s njom kemijski spoje i ostanu gdje ne bi smjeli, stvarajući oštećenja nazvana čvorovi DNA i proteina (DNA-protein crosslinks). Takve prepreke ometaju čitanje i kopiranje DNA te mogu dovesti do pucanja DNA, smrti stanica i ozbiljnih pogrešaka u genetskim uputama, pojasnili su iz IRB-a.

Istraživanje je pokazalo da protein ACRC ima ključnu ulogu proteaze koja uklanja te prepreke, a kada sustav ne radi, oštećenja se brzo nakupljaju i embriji zebrice ne prežive prvi dan razvoja.

Zebrice, male slatkovodne ribice, važan su model jer se njihovi prozirni embriji razvijaju brzo i izvan tijela majke. Znanstvenici su CRISPR-Cas metodom stvorili liniju zebrica s oštećenim ACRC proteinom. Embriji bez tog sustava nisu preživjeli, no unošenjem normalne verzije proteina razvoj se nastavio i ribe su postale odrasle i plodne.

POTVRDILO VIJEĆE Davidu M. Smith treći mandat na čelu Instituta Ruđer Bošković

"Naši rezultati pokazuju da je ovaj sustav osobito važan u najranijem razvoju, kada se stanice brzo dijele i DNA se stalno kopira. Kada ne radi, prepreke se nakupljaju i embrij ne može nastaviti razvoj,” objašnjava voditeljica projekta Marta Popović.

Šest sati nakon oplodnje embriji su još izgledali normalno, ali su se u stanicama već nakupljala ozbiljna oštećenja. Proteini koji inače imaju važne uloge pretvaraju se u prepreke kada ostanu zaglavljeni na DNA.

"Ne govorimo o jednoj vrsti problema, nego o sustavu koji održava DNA prohodnom. Posljedice poremećenog popravka mogu se nakupljati vrlo rano, prije nego što su vidljive", dodaje Popović.

Istraživanje pomaže razumjeti kako stanice čuvaju DNA tijekom brzog razvoja. Takva oštećenja povezana su s lomovima DNA, smrću stanica i bolestima poput raka, neplodnosti, starenja i neurodegeneracije. Protein je evolucijski očuvan u kralježnjaka, uključujući čovjeka, zbog čega je zebrica vrijedan model za proučavanje ovog mehanizma.

Istraživanje su proveli znanstvenici Instituta Ruđer Bošković u Zagrebu, a financirano je sredstvima Hrvatske zaklade za znanost, bilateralnih projekata i fondova Europske unije.